[发明专利]尾砂充填与岩石组合的协调变形研究方法

权利要求书

1.一种尾砂充填与岩石组合的协调变形研究方法，基于弹性模量计算方法，所述弹性模量计算方法包括以下步骤：

步骤A1、建立尾砂充填与岩石组合体的数学模型；

根据胡克定律建立组合体应力与应变的关系：其中，E为数学模型中组合体的弹性模量；σ_y为数学模型中组合体所受单轴压缩应力，ε_y为数学模型中组合体的竖向应变值，Δh为数学模型中组合体的总变形量，h为数学模型中组合体的总高度；

步骤A2、通过数学模型获得组合体的总变形量计算公式；

对进行公式变换，得到

步骤A3、计算组合体的总变形量；

根据公式Δh＝Δh₁+Δh₂计算组合体变形稳定后的总变形量Δh，其中，Δh₁为组合体中岩石的变形量，Δh₂为组合体中尾砂充填体的变形量；

步骤A4、根据总变形量计算公式推导组合体中岩石和尾砂充填体的变形量计算公式；

根据公式得到组合体中岩石的变形量组合体中尾砂充填体的变形量其中，σ₁为组合体中岩石所受单轴压缩应力，σ₂为组合体中尾砂充填体所受单轴压缩应力，E₁为组合体中岩石的弹性模量，E₂为组合体中尾砂充填体的弹性模量，h₁为组合体中岩石的高度，h₂为组合体中尾砂充填体的高度；

步骤A5、参数确定；

根据组合体变形稳定后的受力分析，组合体中岩石和尾砂充填体所受单轴压缩应力相等，得到σ_y＝σ₁＝σ₂；组合体中岩石和尾砂充填体高度设置相同，得到

步骤A6、获得组合体的弹性模量计算公式；

将步骤A5中参数代入步骤A4中公式，得到组合体中岩石的变形量组合体中尾砂充填体的变形量再将和代入步骤A3公式Δh＝Δh₁+Δh₂中，得到最后进行公式变换，得到数学模型中组合体的弹性模量计算公式

其特征在于，所述协调变形研究方法包括以下步骤：

步骤B1、制作不同灰砂比的钽铌矿尾砂胶结充填体试件；

步骤B2、将不同灰砂比的钽铌矿尾砂胶结充填体试件与岩石试件组合，形成组合试件；

步骤B3、对所述钽铌矿尾砂胶结充填体试件和岩石试件分别进行单轴压缩试验；

步骤B4、实时采集所述钽铌矿尾砂胶结充填体试件和岩石试件在受压全程中的压力应变数据；

步骤B5、根据压力应变数据计算钽铌矿尾砂胶结充填体试件的峰值强度和岩石试件的峰值强度；

步骤B6、根据组合体的弹性模量计算公式快速计算出组合试件的弹性模量；

步骤B7、绘制不同灰砂比的钽铌矿尾砂胶结充填体试件和组合试件的弹性模量对比关系图，进行破坏特性分析；

步骤B8、对所述组合试件进行单轴压缩试验；

步骤B9、实时采集所述组合试件在受压全程中的压力应变数据；

步骤B10、根据压力应变数据计算钽铌矿尾砂胶结充填体试件的峰值强度和泊松比，以及组合试件的峰值强度、弹性模量和泊松比；

所述峰值强度的计算过程包括：

步骤C1、根据公式计算试件承受的单轴压应力σ_t，其中，F为试件实时承受的单轴垂直荷载，A为试件承压面积；

步骤C2、根据公式σ_max＝max{σ_t}计算试件的峰值强度σ_max；

所述弹性模量和泊松比的计算过程包括：

步骤D1、绘制试件的应力-应变曲线；

步骤D2、在应力-应变曲线上，应力峰值之前有一段近似直线的线弹性变形阶段，对近似直线部分进行线性拟合，拟合直线的斜率即为试件的弹性模量；

步骤D3、根据公式计算试件的弹性模量E_av，其中，σ_b为应力-应变曲线上直线段始点的应力值，σ_a为应力-应变曲线上直线段终点的应力值，ε_lb为应力为σ_b时的竖向应变值，ε_la为应力为σ_a时的竖向应变值；

步骤D4、根据公式计算试件的泊松比μ_av，其中，ε_db为应力为σ_b时的横向应变值，ε_da为应力为σ_a时的横向应变值；

步骤B11、绘制不同灰砂比的钽铌矿尾砂胶结充填体试件和组合试件的峰值强度对比关系图，进行协调变形分析；

步骤B12、绘制不同灰砂比的钽铌矿尾砂胶结充填体试件和组合试件的泊松比对比关系图，进行协调变形分析；

步骤B13、绘制组合试件横向应变与时间的关系图、竖向应变与时间的关系图，进行协调变形分析。